Cifrado por sustitución: definición, ejemplos (César) y análisis de frecuencia
Aprende qué es el cifrado por sustitución: definición, ejemplos (César) y cómo romperlo con análisis de frecuencia. Guía clara y práctica para entender criptografía básica.
El cifrado por sustitución es una técnica clásica de criptografía en la que cada símbolo del mensaje original (habitualmente cada letra) se reemplaza por otro símbolo siguiendo una regla fija, llamada clave. Es un cifrado de tipo monoalfabético cuando cada letra del alfabeto siempre se sustituye por la misma letra cifrada.
En un cifrado por sustitución, se utiliza una regla para cambiar cada letra del mensaje, una a una. La regla indica qué letra del alfabeto sustituye a cada letra del mensaje original. La seguridad depende únicamente de la confidencialidad de esa regla (la clave).
Por ejemplo, esta tabla ofrece una regla para un cifrado de sustitución:
- A → Q
- B → W
- C → E
- D → R
- E → T
- F → Y
- G → U
- H → I
- I → O
- J → P
- K → A
- L → S
- M → D
- N → F
- O → G
- P → H
- Q → J
- R → K
- S → L
- T → Z
- U → X
- V → C
- W → V
- X → B
- Y → N
- Z → M
Utilizando esta regla, la frase "Jack y Jill subieron a la colina" se convierte en "Etar tzn Evmm gkzc dw cuk uvmm". El cifrado César es un ejemplo simple y conocido de cifrado por sustitución (un desplazamiento uniforme del alfabeto).
Ejemplo claro del cifrado César
El cifrado César desplaza todas las letras del alfabeto un número fijo de posiciones. Por ejemplo, con un desplazamiento de +3:
- Alfabeto original: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
- Alfabeto cifrado: DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
Así, "HELLO" → "KHOOR" y "hola" → "krod" (si se aplica en minúsculas y se interpreta en un alfabeto latino simple). El cifrado César tiene solo 25 claves posibles (desplazamientos distintos en un alfabeto de 26 letras), por lo que es trivial de romper por fuerza bruta.
Análisis de frecuencia y por qué los cifrados de sustitución son inseguros
Los cifrados de sustitución monoalfabéticos conservan las frecuencias y patrones de las letras del mensaje original: la letra más frecuente del texto plano seguirá siendo la letra más frecuente en el texto cifrado (aunque representada por otro símbolo). Esto permite aplicar el análisis de frecuencia para inferir la clave.
Pasos básicos del análisis de frecuencia:
- Contar la frecuencia de cada letra en el texto cifrado.
- Comparar esas frecuencias con las distribuciones típicas del idioma objetivo. En inglés, las letras más comunes suelen ser E, T, A, O, I, N; en español, E, A, O, S, R, N.
- Asignar hipótesis iniciales (por ejemplo, la letra cifrada más frecuente puede corresponder a la E en español) y probar si las sustituciones producen palabras coherentes.
- Usar patrones: palabras de una letra (p. ej. "a", "I" en inglés), palabras comunes cortas (en inglés "the", "and"; en español "el", "la", "de", "que"), letras dobles (ll, ee, ss, tt), y dígrafos/tríadas frecuentes (en inglés "TH", "HE", "ER"; en español "DE", "EN", "ES").
- Iterar: ajustar las hipótesis y rellenar más sustituciones hasta obtener el texto claro.
Además del análisis manual, hay herramientas automáticas y algoritmos (búsqueda heurística, análisis de n-gramas, métodos estadísticos) que resuelven estos cifrados rápidamente.
Consejos para resolver criptogramas (puzzles)
- Empieza por letras muy frecuentes y por palabras de una letra para identificar posibles "a" o "I".
- Busca patrones repetidos: la misma palabra cifrada que aparece varias veces suele ser la misma palabra en plano.
- Prueba con palabras cortas comunes: "el", "la", "de", "en", "y" en español; "the", "and", "of", "to" en inglés.
- Observa letras dobles y su posible correspondencia (por ejemplo, "ll" en español o "ee" en inglés).
- Si te quedas atascado, prueba hipótesis y comprueba consistencia en todo el texto; una sustitución inválida dará palabras sin sentido.
Descifrar criptogramas (mensajes ocultos con un cifrado de sustitución) es un rompecabezas común que se encuentra a menudo en los periódicos y es una excelente práctica para aprender técnicas de criptoanálisis básicas.
Variantes y seguridad
- Sustitución monoalfabética: cada letra se sustituye siempre por la misma; es la más simple y la más vulnerable.
- Sustitución homofónica: una letra del texto plano puede mapear a varios símbolos distintos para ocultar frecuencias; complica el análisis de frecuencia pero no es invulnerable.
- Sustitución polialfabética (p. ej. Vigenère): emplea varias alfabetos de sustitución alternados según una clave, y reduce la eficacia del análisis de frecuencia; estas son mucho más seguras que una sustitución simple si se usan correctamente.
En la práctica moderna, los cifrados por sustitución monoalfabética no se consideran seguros para proteger información sensible. Para comunicaciones reales se utilizan algoritmos criptográficos avanzados (AES, RSA, curvas elípticas, etc.) que resisten análisis estadísticos y ataques conocidos.
Resumen
El cifrado por sustitución es fácil de entender y útil para enseñanza y rompecabezas, pero es inseguro contra ataques basados en el análisis de frecuencias y patrones del idioma. El cifrado César es su forma más simple; los criptogramas y puzzles siguen aprovechando estas técnicas para entretenimiento y aprendizaje.
Ejemplo
Supongamos que el mensaje cambiado es:
LIVITCSWPIYVEWHEVSRIQMXLEYVEOIEWHRXEXIPFEMVEWHKVSTYLXZIXLIKIIXPIJVSZEYPERRGERIM WQLMGLMXQERIWGPSRIHMXQEREKIETXMJTPRGEVEKEITREWHEXXLEXXMZITWAWSQWXSWEXTVEPMRXRSJ GSTVRIEYVIEXCVMUIMWERGMIWXMJMGCSMWXSJOMIQXLIVIQIVIXQSVSTWHKPEGARCSXRWIEVSWIIBXV IZMXFSJXLIKEGAEWHEPSWYSWIWIEVXLISXLIVXLIRGEPIRQIVIIBGIIHMWYPFLEVHEWHYPSRRFQMXLE PPXLIECCIEVEWGISJKTVWMRLIHYSPHXLIQIMYLXSJXLIMWRIGXQEROIVFVIZEVAEKPIEWHXEAMWYEPP XLMWYRMWXSGSWRMHIVEXMSWMGSTPHLEVHPFKPEZINTCMXIVJSVLMRSCMWMSWVIRCIGXMWYMXXLIYSPH KTYEn este ejemplo, las letras mayúsculas se utilizan para las letras desconocidas, y las minúsculas para las letras que conocemos o podemos adivinar.
Contando las letras, vemos que la más común es la I, que supondremos que es una e. La X también es bastante común, y la XLI se encuentra muchas veces; suponemos que este es el, el grupo de tres letras más común en inglés.
La E es la segunda letra más común. Ya tenemos una conjetura para la e y la t, así que suponemos que la E es la a. Ahora tenemos:
heVeTCSWPeYVaWHaVSReQMthaYVaOeaWHRtatePFaMVaWHKVSTYhtZetheKeetPeJVSZaYPaRRGaReM WQhMGhMtQaReWGPSReHMtQaRaKeaTtMJTPRGaVaKaeTRaWHatthattMZeTWAWSQWtSWatTVaPMRtRSJ GSTVReaYVeatCVMUeMWaRGMeWtMGCSMWtSJOMeQtheVeQeVetQSVSTWHKPaGARCStRWeaVSWeeBtV eZMtFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeaVtheVtheRGaPeRQeVeeBGeeHMWYPFhaVHaWHYPSRFQMtha PPtheaCCeaVaWGeSJKTVWMRheHYSPHtheQeMYhtSJtheMWReGtQaROeVFVeZaVAaKPeaWHtaAMWYaP thMWYRMWtSGSWRMHeVatMSWMGSTPHhaVHPFKPaZeNTCMteVJSVhMRSCMWMSWVeRCeGtMWYMttheYSPH KTYAhora podemos hacer algunas conjeturas más: heVe puede ser aquí; Rtate puede ser estado, y atthattMZe podría ser atthattime. Completando estas conjeturas, obtenemos:
hereTCSWPeYraWHarSseQithaYraOeaWHstatePFairaWHKrSTYhtmetheKeetPeJrSmaYPassGasei WQhiGhitQaseWGPSseHitQasaKeaTtiJTPsGaraKaeTsaWHattimeTWAWSQWtSWatTraPistsSJ GSTrseaYreatCriUeiWasGieWtiJiGCSiWtSJOieQthereQeretQSrSTHKPaGAsCStsWearSWeeBtr emitFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeartheStherthesGaPesQereeBGeeHiWYPFharHaWHYPSssFQitha PPtheaCCearaWGeSJKTrWisheHYSPHtheiYhtSJtheiWseGtQasOerFremarAaKPeaWHtaAiWYaPP thiWYsiWtSGSWsiHeratiSWiGSTPHharHPFKPameNTCiterJSrhisSCiWiSWresCeGtiWYittheYSPH KTYEsto nos permite hacer más conjeturas, que conducen a más, hasta que hemos adivinado todo:
En ese momento, una gran rosa con una gruta y un aire majestuoso sacó al escarabajo de la vitrina en la que estaba encerrado, era un bello escarabajo y, en ese momento, los naturalistas desconocidos, por supuesto, premiaron el punto de vista científico. de la espalda y a lo largo de la otra, las escamas eran excesivamente duras y brillantes con una ll la apariencia de la quemadura era muy grande el peso del insecto era muy notable y teniendo en cuenta todas las cosas no se podía culpar a Júpiter por su opinión con respecto al insecto de oroEn este punto, podemos insertar espacios y signos de puntuación:
Aquí sobre le grand se levantó con un aire grave y majestuoso y me trajo el escarabajo de
una caja de cristal en la que estaba encerrado. Era un bello escarabajo y en aquella época
desconocido para los naturalistas, por supuesto; un gran premio desde el punto de vista científico
. Tenía dos manchas
negras redondas cerca de un extremo del dorso y
una larga cerca del otro. Las escamas eran extremadamente duras y brillantes, con toda la
apariencia de oro bruñido. El peso del insecto era muy notable
y, teniendo en cuenta todo esto, no podía culpar a Júpiter por
su opinión al respecto. (La chinche de oro)
Si nos hubiéramos equivocado, nos habríamos enterado en algún momento, y podríamos volver atrás y hacer un nuevo cálculo.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es una cifra de sustitución?
R: Un cifrado por sustitución es un tipo de criptografía en el que se utiliza una regla para sustituir cada letra de un mensaje por otra letra del alfabeto.
P: ¿Cómo funciona un cifrado por sustitución?
R: En un cifrado por sustitución, se utiliza una regla para sustituir cada letra del mensaje por otra letra del alfabeto, de una en una.
P: ¿Cuál es un ejemplo de tabla utilizada en un cifrado por sustitución?
R: La tabla del texto ofrece una regla para un cifrado por sustitución que se puede utilizar para sustituir cada letra por otra del alfabeto.
P: ¿Qué es el cifrado César?
R: El cifrado César es un ejemplo de cifrado por sustitución.
P: ¿Son los cifrados de sustitución lo suficientemente seguros para mensajes importantes?
R: No, los cifrados de sustitución no son lo suficientemente seguros para utilizarlos en mensajes importantes.
P: ¿Cómo se pueden descifrar los cifrados de sustitución?
R: Los cifrados de sustitución pueden descifrarse utilizando el análisis de frecuencia, que busca letras comunes en el mensaje modificado que probablemente sean las letras más comunes en inglés.
P: ¿Cuál es un acertijo común que implica romper criptogramas?
R: Romper criptogramas, que son mensajes ocultos con un cifrado de sustitución, es un acertijo común que se encuentra a menudo en los periódicos.
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